浅析结构胶粘剂在汽车制造中的应用

随着汽车制造技术的发展和性能要求的提高，结构胶粘剂在汽车制造中扮演着重要角色。用于连接和固定汽车的各个部件，实现不同材料之间的连接。胶粘技术能够替代传统的焊接、铆接等技术，提供强大的粘接性能和结构支撑，以满足汽车在不同工况下的使用要求。同时，粘接技术也是解决汽车噪声、振动和舒适性等NVH问题的重要手段之一。

01  结构胶的种类及组成

从整个行业来看，结构胶一般指强度高（压缩强度>65MPa,钢-钢正拉粘接强度>30MPa，抗剪强度>18MPa）,能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。结构胶的种类多种多样，常见的包括环氧胶、聚氨酯胶、丙烯酸胶、硅橡胶等。通常由聚合物、流变剂、固化剂、附着促进剂、填料、增韧剂和助剂七个组分构成。目前，环氧树脂型结构胶是国内外胶粘企业的主要产品类型。按其组成的不同，可分为单组分和双组分两种类型。单组份结构胶通过高温固化，而双组份结构胶通过发生化学交联反应实现粘接作用，一般不需要加热。

  

02  结构胶的性能及测试方法 

结构胶的性能包括粘接强度、拉伸强度、剪切强度、剥离强度、抗剪切性、耐热性、耐候性等。这些性能可以通过一系列的测试方法来评估，如拉伸试验、剪切试验、剥离试验、热老化试验、湿热老化试验等。各主机厂在使用前也对此材料性能提出了相应要求，其对验证测试项目、限值、试验方法等相关要求略有差别，例如，表1为某车身结构胶固化后的性能要求。

      

03  结构胶的应用部位及作用 

结构胶常被用于车身钣金件的连接，这些结构胶产品与点焊等工艺同时使用，可以提高车身结构件疲劳强度、车身的刚度和耐冲撞性能。其中，结构胶在车身上的主要应用区域有

防火板、地板、防护板和车顶盖及加强梁

发动机舱和纵梁

立柱、侧围和内增强板

车门、发动机罩和尾板 

04  环氧树脂结构胶粘接方法

               

    

01.实验室粘接      

环氧树脂粘结剂（EP）是一种常用的粘接材料，具有很强的粘接力和耐化学性能，即使在较小的间隙（约为0.3~0.5mm）下，也能达到最高强度。它通常由两个组分组成：环氧树脂和固化剂。当这两个组分混合在一起时，会发生化学反应，形成强大的粘接力。这种粘结剂具有很高强度，应用于与碰撞相关的承载结构。使用环氧树脂粘结剂进行粘接时，主要的步骤和过程

表面准备：首先，需要确保被粘接的表面干净、干燥，并且没有油脂或其他污染物。可以使用适当的清洁剂和工具来清洁表面。

粘接剂应用：将单组分加热硬化型环氧树脂粘结剂产品涂抹在需要粘接的表面上。确保涂覆均匀，并注意避免过量的粘结剂。

加热：将涂覆了粘结剂的表面加热到粘结剂的活化温度。这可以通过热风枪、烤箱或其他加热设备来实现。加热的目的是使粘结剂开始固化，并形成强大的粘接。

粘接：在加热后，将需要粘接的部件紧密贴合，并施加适当的压力，确保良好的接触。压力可以通过夹具、夹紧装置或其他适当的方式施加。

固化：随着时间的推移，加热硬化型环氧树脂粘结剂会逐渐固化。

02.汽车制造粘接     

 在车身制造过程中，主要采用单组分加热硬化型环氧树脂（EP）粘结剂产品。这种粘接剂在进行KTL干燥器（阴极电泳涂漆）时，可以形成网状结构，并且能够承受高于180℃的温度。相比之下，双组分粘结剂需要混合两种组分，可以在室温下或在某些情况下通过KTL干燥器内的反应来发生粘接剂的硬化。

 由于汽车制造过程的特殊性，以及作为交通工具的汽车要面临的不同道路状况和气候条件，因此，汽车用胶粘必须充分满足和适应汽车制造厂中的生产工艺——大批量、流水线生产及应用性能要求。出于质量，成本和效率的考虑，传统的工人手动涂胶的工序正逐步被机器人自动化所代替。机器人自动涂胶设备主要包含：机器人、对中台、固定式涂胶枪、供胶泵、输送系统、控制系统、视觉系统、检测装置、清洗装置等。以FANUC机器人某标准涂胶系统为例，其工作流程如下：

1) 车身进入涂胶工位前，通过光电传感器进行车型识别，并对比识别结果和RFID获取的车型信息，如果不同，操作工人通过GUI界面手动输入车型；

2) 车身进入涂胶工位后，视觉系统对车体进行拍照，获取车体在机运线上的空间位置偏移数据；

3) 涂胶机器人对相应的涂胶程序进行偏移后开始涂胶；

4) 涂胶完成，机器人发出涂胶结束信号至系统总控PLC，机运线将车身移出工位，等待下一车身到来；

5) 循环。

05  国内外汽车用胶市场现状 

       

据中国胶粘剂和胶粘带工业协会统计，2010 年以来我国胶粘剂行业销售额高速增长，2020 年我国胶粘剂行业总产量约 709 万吨，市场规模约 1006.4 亿元，同比分别增长 4.41%和 3.58%。2016年，全球汽车胶粘剂市场价值37.71亿元，预计到2023年，将达到54.59亿元，年复合增长率为5.4%。汽车整车产量影响汽车制造用胶需求量，据Wind，2021年国内汽车累计产量达到2608.2万辆，同比增长3.4%。据《中国汽车胶粘剂、密封胶行业发展历程及现状》的报道，每辆汽车的用胶量通常在20-40kg之间。根据新材料在线的数据，2019年国内汽车工业用胶粘剂市场规模已超过50万吨，2025 年我国汽车胶粘剂需求量有望 提升至 65.91 万吨。

汽车行业的快速发展和环保意识的增强，车身轻量化成为汽车研发中的重要指标。在这一趋势下，结构胶作为一种先进的连接技术在汽车制造中得到广泛应用。通过以粘代焊、异种材料的粘接以及提升车身刚度等方式，结构胶为汽车制造带来了许多优势，如减少焊点撕裂、提高车身强度和刚度、降低重量和提高燃油效率等。胶粘制品在汽车制造中的广泛应用，带来了汽车制造技术的不断进步和创新，为我们创造更安全、更节能、更环保的汽车出行体验，还为汽车制造带来了更高的效率和可持续性发展。